DE69807032T2 - OPHTALMIC LENS GENERATING DEVICE WITH VIBRATION DAMPING ARRANGEMENT - Google Patents

OPHTALMIC LENS GENERATING DEVICE WITH VIBRATION DAMPING ARRANGEMENT

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Abstract

An ophthalmic lens generating apparatus having a tool spindle comprising a motor, a lens surfacing tool and a coupling mounted between the motor and the lens surfacing tool for retaining the lens surfacing tool to the arbor of the motor. The apparatus of the present invention also comprises a first actuated table supporting the tool spindle in a movable manner along the longitudinal axis of the apparatus. A massive base is mounted beneath the first actuated table for supporting the table and for dampening radial vibrations of the tool spindle. The apparatus further comprises a lens holder for holding an ophthalmic lens in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis of the apparatus. A massive upright block is mounted on one end of the massive base behind the structural support supporting the lens holder, for dampening axial vibrations of the tool spindle and of the lens holder. The coupling of the tool spindle is a kinematic coupling having first and second disks having each substantial mass and radius of gyration. Thus, when the tool spindle rotates, both disks increase the nominal moment of inertia of the spindle and dampen the torsional vibrations of the spindle.

Description

Diese Erfindung betrifft eine ophtalmische Linsenerzeugungsvorrichtung, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Linsenerzeugungsvorrichtung mit Schwingungsdämpfungseigenschaften.This invention relates to an ophthalmic lens forming apparatus, and more particularly, the present invention relates to a lens forming apparatus with vibration damping properties.

Die Oberflächenbearbeitung von ophtalmischen Linsen wird grundsätzlich durch zwei bekannte Oberflächenfehlertypen beeinflußt, welche einer maschinellen Linsenbearbeitung innewohnen. Der erste Fehlertyp ist durch das aktuelle Entfernen von Material von der Linsenoberfläche verursacht, und der zweite Typ ist durch die Vibration von einem oder mehreren Maschinenelementen verursacht.The surface finishing of ophthalmic lenses is fundamentally affected by two known types of surface defects inherent in machined lens finishing. The first type of defect is caused by the actual removal of material from the lens surface, and the second type is caused by the vibration of one or more machine elements.

Die wichtigsten Faktoren, die die Oberflächenfehler des ersten Typs beeinflussen, sind die Kontur des Schneidwerkzeugs im Kontakt mit der Linse, die Mikrostruktur und chemische Verbindung des Linsenmaterials und thermische Effekte, die während des Materialentfernungsprozesses auftreten. In diesem Zusammenhang können Verbesserungen in der Oberflächenbearbeitung in unterschiedlichen Graden durch Erhöhen der Schneidgeschwindigkeit, Absenken der Schneidzuführung und Wechseln des Schneidfluids und der Werkzeuggeometrie erreicht werden.The main factors affecting the surface defects of the first type are the contour of the cutting tool in contact with the lens, the microstructure and chemical bonding of the lens material and thermal effects occurring during the material removal process. In this context, improvements in surface finish can be achieved to varying degrees by increasing the cutting speed, lowering the cutting feed and changing the cutting fluid and tool geometry.

Oberflächendefekte des ersten Typs weisen grundsätzlich Oberflächenirregularitäten von relativ kleinen Abmessungen auf, gewöhnlich kleiner als 2 Microns Spitze-zu-Tal. Diese Oberflächenfehler sind gewöhnlich insgesamt durch eine klare Harzbeschichtung konvergierend, wie sie im Stand der Technik der Linsenherstellung gut bekannt ist.Surface defects of the first type generally have surface irregularities of relatively small dimensions, usually less than 2 microns peak-to-valley. These surface defects are usually overall converging through a clear resin coating as is well known in the art of lens manufacturing.

Eine Schwingung von Maschinenelementen ist oftmals jedoch Grund für tiefere Irregularitäten auf der Oberfläche der erzeugten Linsen. Die Schwingung der Maschinenelemente ist sehr komplex und weist oftmals eine Kombination von zwischenbezogenen Gründen, wie unten erklärt, auf.However, vibration of machine elements is often the cause of deeper irregularities on the surface of the produced lenses. Vibration of machine elements is very complex and often involves a combination of interrelated causes, as explained below.

Von rotierenden Maschinen ist es grundsätzlich bekannt, daß sie gemäß dreier Schwingungsbasistypen schwingen. Ein erster Basistyp von Schwingungen wird z. B. durch unausgewogenes Werkzeug, Exzentrizität in der Werkzeugspannvorrichtung und Defekte in einem Antriebsriemen verursacht. Dieser erste Vibrationstyp weist eine Amplitude in radialer Richtung relativ zur Rotationsachse des Werkzeugs auf.Rotating machines are generally known to vibrate according to three basic types of vibration. A first basic type of vibration is caused, for example, by unbalanced tools, eccentricity in the tool clamping device and defects in a drive belt. This first type of vibration has an amplitude in the radial direction relative to the axis of rotation of the tool.

Der zweite Basistyp von Schwingungen in rotierenden Maschinen weist eine Amplitude in die axiale Richtung entlang der Rotationsachse zum Beispiel der Werkzeugspindel auf. Diese axiale Schwingung ist oftmals durch eine schwankende Rotationsebene der Schneidseite des Werkzeugs oder durch intermittierende Schneidkräfte verursacht. Da die auf ein Werkzeug einwirkende Schneidkraft eine Vektorkomponente in die axiale Richtung aufweist, neigt eine Schwingung des radialen Typs auch dazu, eine Schwingung in die axiale Richtung zu bewirken.The second basic type of vibration in rotating machines has an amplitude in the axial direction along the axis of rotation of, for example, the tool spindle. This axial vibration is often caused by a fluctuating plane of rotation of the cutting side of the tool or by intermittent cutting forces. Since the cutting force acting on a tool has a vector component in the axial direction, a vibration of the radial type also tends to cause vibration in the axial direction.

Der dritte Schwingungstyp bei rotierenden Maschinen ist eine Torsionsschwingung. Dieser Schwingungstyp ist oftmals verbunden mit Drehmomentimpulsen in Verbindung mit Typen einiger elektrischer Motoren und Motorsteuerungen. Diese Impulse neigen zum wechselweisen Ansteigen und Reduzieren der Materialmenge, die von der Linsenoberfläche während einer vollen Drehung des Werkzeugs entfernt wird. Wenn Schneidkräfte vorliegen, ist es von dieser Torsionsschwingung bekannt, Schwingungen des radialen und des axialen Typs zu verursachen.The third type of vibration in rotating machinery is torsional vibration. This type of vibration is often associated with torque pulses associated with types of some electric motors and motor controllers. These pulses tend to alternately increase and decrease the amount of material removed from the lens surface during a full rotation of the tool. When cutting forces are present, this torsional vibration is known to cause vibrations of the radial and axial types.

Von der Lehre der Schwingungsanalyse ist es ferner bekannt, daß jede der oben genannten drei Schwingungstypen eine Resonanzbedingung der Maschinenstruktur mit der Konsequenz einer ansteigenden Amplitude des schwingenden Elements anregen kann.From the theory of vibration analysis it is also known that each of the three vibration types mentioned above is a resonance condition of the machine structure with the consequence of an increasing amplitude of the vibrating element.

Dem Schwingungsproblem einer Linsenerzeugungsvorrichtung wurde sich in der Vergangenheit teilweise zugewendet. Zum Beispiel ist in dem US-Patent 4,434,581 eine erste Vorrichtung zum Herstellen von ophtalmischen Linsen beschrieben, welche eine Vorrichtung des Typs gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs offenbart. Diese Vorrichtung weist Tische mit X-Y Fluidlagern auf, die auf einer Granitauflage montiert sind, die ungefähr 1814 kg wiegt. Diese Auflage ist unzweifelhaft teilweise geeignet zur Reduzierung der Amplitude einer Schwingung in die radiale Richtung, das ist in eine Richtung rechtwinklig zum Tisch. Es wird jedoch gewürdigt, daß ein schwerer Tisch zur Reduzierung von Schwingungen des axialen und des Torsionstyps weniger geeignet ist, bei denen der Linsenhalter oder die Werkzeugspindel in einigem Abstand von der Oberfläche dieses Tisches montiert sind.The problem of vibration of a lens manufacturing apparatus has been addressed in part in the past. For example, in US Patent 4,434,581 a first apparatus for manufacturing ophthalmic lenses is described which discloses an apparatus of the type according to the preamble of the main claim. This apparatus comprises tables with X-Y fluid bearings mounted on a granite support weighing approximately 1814 kg. This support is undoubtedly partially suitable for reducing the amplitude of vibration in the radial direction, that is in a direction perpendicular to the table. It will be appreciated, however, that a heavy table is less suitable for reducing vibrations of the axial and torsional types where the lens holder or tool spindle is mounted at some distance from the surface of this table.

In einem weiteren Beispiel beschreibt das US-Patent 4,760,672 von Darcangelo et al., ausgegeben am 02. August 1988 eine Linsenschleif und poliervorrichtung, bei der ein Antriebsmotor entfernt vom Werkzeughaltetisch montiert ist und einen Mikrometerantrieb über einen Antriebsriemen antreibt. Dieser Montagetyp isoliert das Werkzeug und die Arbeitsspindel von den Vibrationen des Antriebsmotors.In another example, U.S. Patent 4,760,672 to Darcangelo et al., issued August 2, 1988, describes a lens grinding and polishing apparatus in which a drive motor is mounted remotely from the tool support table and drives a micrometer drive via a drive belt. This type of mounting isolates the tool and work spindle from the vibrations of the drive motor.

Obwohl die Vorrichtungen bei beiden der oben genannten Beispiele besonders zum Dämpfen der radialen Schwingungen des Werkzeugs und der Haltespindeln geeignet sind, fehlt es diesen Vorrichtungen wie auch anderen bekannten optischen Linsenherstellungsvorrichtungen an Schwingungsdämpfungseigenschaften in axialer und in Umfangsrichtung bezüglich des rotierbaren Werkzeugs und des Werkzeughalters.Although the devices in both of the above examples are particularly suited to dampening the radial vibrations of the tool and the holding spindles, these devices, like other known optical lens manufacturing devices, lack vibration damping properties in the axial and circumferential directions with respect to the rotatable tool and the tool holder.

In der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zum Erzeugen einer optischen Oberfläche auf einer ophtalmischen Linse mit einer Basis, einer Werkzeugspindel, die einen Motor und ein zur Rotation durch den Motor mit dem Motor drehbar gekoppeltes Werkzeug zur Linsenoberflächenbearbeitung einschließt, einem ersten an der Basis montierten, betätigbaren Lineargleitmittel und mit einem ersten bewegbaren, an der Werkzeugspindel befestigten Stützmittel zur bewegbaren Stützung der Werkzeugspindel entlang einer Längsachse und einem Linsenhalter zum Zurückhalten einer ophtalmischen Linse mit einem im wesentlichen senkrechten Umfang zur Längsachse und gekennzeichnet durch schwere, mit dem Linsenhalter, welcher sich entlang einer Achse und längs relativ zur Basis unbewegbar erstreckt, verbundene Blockmittel zur Schwingungsdämpfung in einem Einspannmittel, welches einen Teil des Linsenhalters in einer Richtung, parallel zur Längsachse bildet.In the present invention, the apparatus for producing an optical surface on an ophthalmic lens is provided with a base, a tool spindle including a motor and a lens surface machining tool rotatably coupled to the motor for rotation by the motor, a first actuatable linear sliding means mounted on the base, and a first movable support means attached to the tool spindle for movable Supporting the tool spindle along a longitudinal axis and a lens holder for retaining an ophthalmic lens having a circumference substantially perpendicular to the longitudinal axis and characterized by heavy block means connected to the lens holder which extends along an axis and is longitudinally immovable relative to the base for vibration damping in a clamping means which forms part of the lens holder in a direction parallel to the longitudinal axis.

In einer Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung weist die ophtalmische Linsenerzeugungsvorrichtung eine Werkzeugspindel mit einem Motor, ein Werkzeug zur Linsenoberflächenbearbeitung und eine zwischen dem Motor und dem Werkzeug zur Linsenoberflächenbearbeitung montierte Kupplung zum Zurückhalten des Werkzeugs zur Linsenoberflächenbearbeitung an einer Welle des Motors auf. Die Vorrichtung umfaßt auch einen ersten betätigbaren Tisch montiert unter der Werkzeugspindel zum Stützen der Werkzeugspindel in einer bewegbaren Weise entlang der Längsachse der Vorrichtung. Die schwere Basis ist zwischen dem ersten betätigbaren Tisch zum Stützen des Tisches und zur Schwingungsdämpfung der Werkzeugspindel montiert, welche eine Verschiebung in eine Richtung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung aufweist.In one aspect of the present invention, the ophthalmic lens manufacturing apparatus includes a tool spindle having a motor, a lens surface finishing tool, and a clutch mounted between the motor and the lens surface finishing tool for retaining the lens surface finishing tool on a shaft of the motor. The apparatus also includes a first operable table mounted below the tool spindle for supporting the tool spindle in a movable manner along the longitudinal axis of the apparatus. The heavy base is mounted between the first operable table for supporting the table and for dampening the tool spindle having a displacement in a direction substantially perpendicular to the longitudinal axis of the apparatus.

Die Vorrichtung kann einen Linsenhalter umfassen, der Einspannmittel und Strukturlinsenhalterstützmittel zum Halten einer ophtalmischen Linse in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung aufweist. Ein schwerer aufrecht ausgerichteter Block ist an der schweren Basis hinter dem Strukturlinsenhalterstützmittel zum Stützen der Strukturlinsenhalterstützmittel und zum Schwingungsdämpfen der Werkzeugspindel und des Linsenhalters montiert, welcher eine Verschiebung in eine Richtung im wesentlichen parallel zur Längsachse der Vorrichtung aufweist. Ferner sind rechnergestützte Steuermittel zum Betätigen der Spindel und des ersten bewegbaren Tisches und zum Bewegen des Werkzeugs zur Linsenoberflächenbearbeitung entlang eines vorbeschriebenen Wegs relativ zum Linsenhalter vorgesehen.The apparatus may comprise a lens holder having clamping means and structural lens holder support means for holding an ophthalmic lens in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis of the apparatus. A heavy upright block is mounted on the heavy base behind the structural lens holder support means for supporting the structural lens holder support means and for dampening the tool spindle and lens holder which has a displacement in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the apparatus. Computerized control means are also provided for operating the spindle and the first movable table and for moving the lens surface finishing tool along a prescribed path relative to the lens holder.

Der wichtigste Vorteil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist, daß die darauf erzeugte optische Oberfläche ausnahmslos glatt ist. Die auf der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugten ophtalmischen Linsen weisen eine bearbeitete Oberfläche auf, die optisch akzeptiert endbearbeitet ist, und kein weiteres Polieren ist erforderlich.The most important advantage of the device of the present invention is that the optical surface produced thereon is invariably smooth. The Ophthalmic lenses produced by the present invention have a machined surface that is optically acceptable and no further polishing is required.

In einer anderen Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung weist die Werkzeugspindel ein nominales Trägheitsmoment um eine Rotationsachse dazu auf, und die Kupplung ist eine kinematische Kupplung, die erste und zweite kreisförmige Scheiben aufweist. Die erste und zweite kreisförmige Scheibe weisen eine entsprechende Masse und einen Drehradius auf, wobei beide Scheiben das nominale Trägheitsmoment der Spindel erhöhen, wenn die Werkzeugspindel um ihre Rotationsachse rotiert, und die Dämpfung von den Torsionsschwingungen der Spindel verbessert wird.In another aspect of the present invention, the tool spindle has a nominal moment of inertia about an axis of rotation thereto, and the coupling is a kinematic coupling comprising first and second circular disks. The first and second circular disks have a corresponding mass and radius of rotation, both disks increasing the nominal moment of inertia of the spindle as the tool spindle rotates about its axis of rotation and improving damping of the torsional vibrations of the spindle.

Wie später erklärt wird, ist eine radiale Schwingung eines Linsenschleifwerkzeugs im wesentlichen tangential zur Linsenoberfläche, die hergestellt wird. Dieser Schwingungstyp hinterläßt nur oberflächliche Eindrücke auf einer Linsenoberfläche. Die axiale Schwingung ist jedoch im wesentlichen senkrecht zur Linsenoberfläche und trägt in großem Umfang zur Rauheit der Linsenoberfläche bei. Ähnlich neigen mit axialen Schwingungen gekoppelte Torsionsschwingungen dazu, kreisförmige Ausnehmungen zu bilden, die schädlich zum Erzeugen hochqualitativer Oberflächen von optischen Linsen sind.As will be explained later, radial vibration of a lens grinding tool is essentially tangential to the lens surface being produced. This type of vibration leaves only superficial impressions on a lens surface. However, axial vibration is essentially perpendicular to the lens surface and contributes greatly to the roughness of the lens surface. Similarly, torsional vibrations coupled with axial vibrations tend to form circular recesses that are detrimental to producing high quality optical lens surfaces.

Andere Merkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche und unten angegebene spezifische Beschreibung einer solchen Vorrichtung offensichtlich. Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Minimierung von Schwingungen bei der Verwendung einer Vorrichtung zum Erzeugen einer optischen Oberfläche auf einer ophtalmischen Linse, bei der die Vorrichtung einen Linsenhalter zum Halten einer Linse mit einem Umfang der Linse im wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse und eine Werkzeugspindel mit einem Motor und ein Werkzeug zur Linsenoberflächenbearbeitung drehbar gekoppelt mit dem Motor einschließt, wobei das Werkzeug zur Linsenoberflächenbearbeitung mit dem Motor linear entlang der Längsachse und in einem genauen Weg quer zur Längsachse bewegbar ist, wobei zur Verwendung der VorrichtungOther features of the invention are apparent from the dependent claims and specific description of such a device given below. The invention also includes a method for minimizing vibrations when using a device for producing an optical surface on an ophthalmic lens, the device including a lens holder for holding a lens with a circumference of the lens substantially perpendicular to a longitudinal axis and a tool spindle with a motor and a lens surface finishing tool rotatably coupled to the motor, the lens surface finishing tool being movable with the motor linearly along the longitudinal axis and in a precise path transverse to the longitudinal axis, wherein for use of the device

(i) die ophtalmische Linse im Linsenhalter gehalten wird und(i) the ophthalmic lens is held in the lens holder and

(ii) ein Linsenbearbeitungsbereich eines rotierenden Werkzeugs zur Linsenoberflächenbearbeitung entlang einem Weg entsprechend einer vorgegebenen Krümmung der ophtalmischen Linse bewegt wird; und wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch(ii) a lens processing portion of a rotating lens surface processing tool is moved along a path corresponding to a predetermined curvature of the ophthalmic lens; and the method is characterized by

(iii) Dämpfen von Schwingungen in einem ein Einspannmittel bildenden Teil des Linsenhalters mit einer Amplitude in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur ophtalmischen Linse unter Verwendung eines schweren Blockmittels zusammen mit dem Linsenhalter, welcher sich quer zur Längsachse und in längs unbeweglich relativ zur Basis der Vorrichtung erstreckt.(iii) damping vibrations in a clamping means forming part of the lens holder having an amplitude in a direction substantially perpendicular to the ophthalmic lens using a heavy blocking means together with the lens holder extending transversely to the longitudinal axis and longitudinally immobile relative to the base of the device.

Während die Dämpfung von Axial- und Torsionsschwingungen bei ophtalmischen Linsenherstellungsvorrichtungen in der Vergangenheit im wesentlichen überwacht worden ist, weist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Dämpfungsstruktur auf, um den Einfluß der meisten in rotierenden Maschinen gefundenen, bekannten Schwingungstypen zu reduzieren. Die ophtalmische Linsenerzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine Vielzahl von Schwingungsdämpfungsmassen auf, die zusammen so angeordnet sind, um die Radial-, Axial- und Torsionsschwingungen der Elemente der Vorrichtung zu absorbieren. Als Ergebnis ist eine optisch akzeptierbare Endoberflächenbearbeitung mit einer einzigen Bearbeitung erreichbar.While the damping of axial and torsional vibrations in ophthalmic lens manufacturing apparatus has been substantially controlled in the past, the apparatus of the present invention includes a damping structure to reduce the influence of most of the known types of vibrations found in rotating machinery. The ophthalmic lens manufacturing apparatus of the present invention includes a plurality of vibration damping masses arranged together to absorb the radial, axial and torsional vibrations of the elements of the apparatus. As a result, an optically acceptable final surface finish is achievable with a single operation.

Die bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen weiter verständlich, in denen:The preferred embodiment of the present invention will be further understood from the following description with reference to the drawings in which:

Fig. 1 eine obere und eine linke perspektivische Seitenansicht der ophtalmischen Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung ist;Fig. 1 is a top and left side perspective view of the ophthalmic lens forming apparatus of the preferred embodiment;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die ophtalmische Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung ist;Fig. 2 is a plan view of the ophthalmic lens forming apparatus of the preferred embodiment;

Fig. 3 eine teilweise Schnittansicht einer linken Seite der ophtalmischen Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung entlang einer Linie 3-3 in Fig. 2 ist;Fig. 3 is a partial sectional view of a left side of the ophthalmic lens forming apparatus of the preferred embodiment taken along line 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Explosionsseitenansicht der Elemente der Werkzeugspindel der ophtalmischen Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung ist,Fig. 4 is an exploded side view of the elements of the tool spindle of the ophthalmic lens forming apparatus of the preferred embodiment,

Fig. 5 eine perspektivische Seitenansicht des Linsenoberflächenwerkzeugs der ophtalmischen Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung ist;Figure 5 is a side perspective view of the lens surface tool of the ophthalmic lens forming apparatus of the preferred embodiment;

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer typischenFig. 6 is a schematic view of a typical

Linsenoberflächenbearbeitung darstellt;lens surface treatment;

Fig. 7 ein Vektordiagramm ist, welches die während einer Linsenoberflächenbearbeitung vorliegenden Kräfte darstellt;Fig. 7 is a vector diagram illustrating the forces present during lens surface treatment;

Fig. 8 einen ersten Typ eines dynamischen Schwingungsabsorbers darstellt;Fig. 8 shows a first type of dynamic vibration isolator;

Fig. 9 eine Querschnittansicht entlang einer Linie 9 in Fig. 8 ist, die eine zylindrische Hilfsmasse darstellt;Fig. 9 is a cross-sectional view taken along line 9 in Fig. 8, illustrating a cylindrical auxiliary mass;

Fig. 10 einen zweiten Typ eines dynamischen Schwingungsabsorbers darstellt; undFig. 10 shows a second type of dynamic vibration absorber; and

Fig. 11 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 11 in Fig. 10 ist, welche eine ringförmige Hilfsmasse darstellt.Fig. 11 is a cross-sectional view taken along line 11 in Fig. 10, illustrating an annular auxiliary mass.

Die ophtalmische Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung ist in ihrer Gesamtheit in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt. Die Vorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung weist eine Werkzeugspindel 20 auf, die auf einer Tragstruktur montiert ist, welche zumindest zwei Freiheitsgrade aufweist. Die Werkzeugspindel 20 ist auf einem Drehteller 22 montiert, der um eine vertikale Achse im wesentlichen entlang der dargestellten Z-Achse in eine mit α bezeichnete Richtung in Fig. 2 schwenkbar ist. Der Drehteller 22 ist auf einer Basisplatte 24 montiert, die auf einem ersten, linear betätigbaren Schlitten 26 entlang der Längsachse der Vorrichtung bewegbar ist. Die Längsachse ist grundsätzlich bezeichnet als die X-Achse der Vorrichtung.The ophthalmic lens production device of the preferred embodiment is shown in its entirety in Figs. 1, 2 and 3. The device of the preferred embodiment has a tool spindle 20 which is mounted on a support structure which has at least two degrees of freedom. The tool spindle 20 is mounted on a turntable 22 which can rotate about a vertical Axis is pivotable substantially along the illustrated Z-axis in a direction designated α in Fig. 2. The turntable 22 is mounted on a base plate 24 which is movable on a first, linearly actuable carriage 26 along the longitudinal axis of the device. The longitudinal axis is generally referred to as the X-axis of the device.

Ein Linsenhalter 30 wird ebenfalls auf einer bewegbaren Montageplatte 32 gehalten. Die Montageplatte 32 weist einen Teil eines zweiten, linear betätigbaren Schlittens 34' auf, welcher gleitend in einem dritten, linear betätigbaren Schlitten 36 untergebracht ist. Der zweite Linearschlitten 34', der ein hoch und runter Bewegen der Montageplatte 32 entlang der Z-Achse und den dritten Linearschlitten 36 einschließt, bewegt die Platte 32 quer relative zur Längsachse der Vorrichtung entlang der grundsätzlich bezeichneten Y-Achse.A lens holder 30 is also supported on a movable mounting plate 32. The mounting plate 32 includes a portion of a second linearly actuated carriage 34' which is slidably housed in a third linearly actuated carriage 36. The second linear carriage 34', which includes moving the mounting plate 32 up and down along the Z axis and the third linear carriage 36, moves the plate 32 transversely relative to the longitudinal axis of the device along the generally designated Y axis.

Der Linsenhalter 30 kann ebenfalls um eine Achse parallel zu der Längsachse mittels eines Drehaktuators (nicht dargestellt) zum Zwecke einer Winkelpositionierung einer Linse gemäß der Anforderung einer Vorschrift vor dem Linsenoberflächen-Erzeugungsprozeß drehbar sein.The lens holder 30 may also be rotatable about an axis parallel to the longitudinal axis by means of a rotary actuator (not shown) for the purpose of angularly positioning a lens as required by a regulation prior to the lens surface forming process.

Alle Linearschlitten 26, 34' und 36 sind vorzugsweise auf Hochpräzisions- Druckfluidlager montiert. Ähnlich sind der Drehteller 22 und die Werkzeugspindel 20 ebenfalls vorzugsweise auf Hochpräzisionsfluidlager montiert. Da solche Lager im wesentlichen gut bekannte Lagertypen sind, sind sie nicht dargestellt.All of the linear slides 26, 34' and 36 are preferably mounted on high precision fluid pressure bearings. Similarly, the turntable 22 and the tool spindle 20 are also preferably mounted on high precision fluid bearings. Since such bearings are essentially well known types of bearings, they are not shown.

Die Bewegungen der betätigten Linearschlitten und des betätigten Drehtellers werden durch einen Rechner (nicht dargestellt) gemäß den Anforderungen einer Vorschrift für die herzustellende Linse gesteuert. Während des Betriebs der ophtalmischen Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung rückt die Werkzeugspindel 20 gegen die Linse entlang der X-Achse vor und schwenkt um die Z-Achse in Uhrzeigerrichtung, wenn auf die Vorrichtung von oben gesehen wird. Der Linsenhalter 30 bewegt sich gleichzeitig entlang der Y-Achse zur Bewegung der Werkzeugspindel 20, so daß ein Bogen entlang der Kante des Werkzeugs eine vorbeschriebene Kurve über der Oberfläche der Linse beschreibt. Der Bogen entlang der Kante des Werkzeugs und die vorbestimmte Krümmung definieren eine torische Oberfläche auf der Linse.The movements of the actuated linear slides and actuated turntable are controlled by a computer (not shown) according to the requirements of a prescription for the lens being manufactured. During operation of the ophthalmic lens manufacturing apparatus of the preferred embodiment, the tool spindle 20 advances against the lens along the X-axis and pivots about the Z-axis in a clockwise direction when the apparatus is viewed from above. The lens holder 30 moves along the Y-axis simultaneously with the movement of the tool spindle 20 so that an arc along the edge of the tool describes a predetermined curve over the surface of the lens. The arc along the edge of the tool and the predetermined curvature define a toric surface on the lens.

Die ophtalmische Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung weist auch eine massive Granitbasis 40 auf, die wesentlich zur Gesamtsteifheit und Stabilität der Maschine beiträgt. Die Granitbasis 40 ist insbesondere wirksam beim Absorbieren der Schwingungen der Werkzeugspindel 20 und des Linsenhalters 30 in eine radiale Richtung relativ zur Spindel und zum Halter, und die Masse der Basis 40 muß eine ausreichende Größe für diesen Zweck aufweisen.The ophthalmic lens making apparatus of the preferred embodiment also includes a solid granite base 40 which contributes significantly to the overall rigidity and stability of the machine. The granite base 40 is particularly effective in absorbing the vibrations of the tool spindle 20 and the lens holder 30 in a radial direction relative to the spindle and holder, and the mass of the base 40 must be of sufficient magnitude for this purpose.

Die Struktur der Vorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung umfaßt auch einen schweren aufrechten Granitblock 42, welcher den dritten Linearschlitten 36 trägt. Der primäre Zweck dieses aufrechten Granitblocks 42 ist ein Absorbieren von Schwingungen des Linsenhalters 30 und der Werkzeugspindel 20 in die axiale Richtung relativ zum Linsenhalter 30, und der Block 42 muß für diesen Zweck eine adäquate Masse aufweisen. Der aufrechte Granitblock 42 ist an der Granitbasis 40 mittels Durchgangsschrauben 44 befestigt, wie in Fig. 3 dargestellt.The structure of the apparatus of the preferred embodiment also includes a heavy upright granite block 42 which supports the third linear slide 36. The primary purpose of this upright granite block 42 is to absorb vibrations of the lens holder 30 and the tool spindle 20 in the axial direction relative to the lens holder 30, and the block 42 must have an adequate mass for this purpose. The upright granite block 42 is attached to the granite base 40 by means of through bolts 44 as shown in Fig. 3.

Repräsentative bevorzugte Eigenschaften für die schwere Granitbasis 40 und den schweren aufrechten Granitblock 42 sind wie folgt:Representative preferred properties for the heavy granite base 40 and the heavy granite upright block 42 are as follows:

Granitbasis: 81,3 cm breit · 152,4 cm lang · 20,3 cm dick; er weist ein Gesamtgewicht von 697 kg auf.Granite base: 81.3 cm wide x 152.4 cm long x 20.3 cm thick; it has a total weight of 697 kg.

Aufrechter Granitblock: 78,7 cm breit · 70,0 cm hoch · 35,6 cm dick; er weist ein Gesamtgewicht von 472 kg auf.Upright granite block: 78.7 cm wide x 70.0 cm high x 35.6 cm thick; it has a total weight of 472 kg.

Es wird nunmehr auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen, in denen die Werkzeugspindel der Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung dargestellt ist. Die wichtigsten Elemente der Werkzeugspindel 20 sind: das Schneidwerkzeug 50, die kreisförmige Kopfplatte 52 und der Spindelantriebsmotor 54. Das Schneidwerkzeug 50 weist einen tassenförmigen Körper 56 mit zumindest zwei Schneideinsätzen 58 auf, die aus einem Material gebildet sind, welches Wolframcarbid oder ähnliches Material enthält. Der tassenförmige Körper 56 ist auf einer kreisförmigen Scheibenplatte 60 montiert, die Mittel 62 zum positionieren innerhalb angepaßter Ausnehmungen 64 auf der kreisförmigen Kopfplatte 52 aufweist, und die kreisförmige Kopfplatte 52 koppelt.Referring now to Figures 4 and 5, the tool spindle of the lens forming apparatus of the preferred embodiment is shown. The main elements of the tool spindle 20 are: the cutting tool 50, the circular head plate 52, and the spindle drive motor 54. The cutting tool 50 includes a cup-shaped body 56 having at least two cutting inserts 58 formed of a material containing tungsten carbide or similar material. The cup-shaped body 56 is mounted on a circular disk plate 60 having means 62 for positioning within mating recesses 64 on the circular head plate 52 and coupling the circular head plate 52.

Das Schneidwerkzeug 50 weist ebenfalls einen Torsionsstab 66 auf, der sich durch die Kopfplatte 52 erstreckt und eine Verrieglungshülse (nicht dargestellt) koppelt, die innerhalb der Rotorwelle oder des Kerns des Spindelantriebsmotors 54 montiert ist. Dieser Typ einer Werkzeugmontageanordnung wird hierin als kinematische Kupplung bezeichnet und ist in der US-A-5678967 beschrieben. Die Werkzeug-Montageanordnung hält die Rotationsachse des Schneidwerkzeugs koaxial zur Rotationsachse der rotierenden Motorwelle.The cutting tool 50 also includes a torsion bar 66 that extends through the head plate 52 and couples a locking sleeve (not shown) mounted within the rotor shaft or core of the spindle drive motor 54. This type of tool mounting assembly is referred to herein as a kinematic coupling and is described in US-A-5678967. The tool mounting assembly maintains the axis of rotation of the cutting tool coaxial with the axis of rotation of the rotating motor shaft.

Das in Fig. 5 dargestellte Werkzeug 50 ist vorzugsweise für eine hohe Präzision eingestellt, die durch eine Gesamtverschiebung Spitze-zu-Tal von 25 Nanometern gekennzeichnet ist, wenn dieses Werkzeug bei einer Betriebsdrehzahl mit einer Drehzahl von ungefähr zwischen 7.000 und 10.000 RPM rotiert.The tool 50 shown in Figure 5 is preferably adjusted for high precision characterized by a total peak-to-valley displacement of 25 nanometers when this tool is rotating at an operating speed at a speed of approximately between 7,000 and 10,000 RPM.

Der Vorteil der Verwendung eines Schneidwerkzeugs mit kinematischer Kopplung ist in erster Linie ein Ermöglichen eines schnellen und präzisen Werkzeugswechsels an der Werkzeugspindel 20. Noch wichtiger weisen das Werkzeug und die kinematische Kopplung eine erste große kreisförmige Scheibenplatte 60 und eine zweite kreisförmige Kopfplatte 52 auf, die ein entsprechend großes Trägheitsmoment zum Absorbieren von Torsionsschwingungen der Werkzeugspindel 20 aufweisen. Vorzugsweise weist die Scheibenplatte 60 ein Trägheitsmoment, welches ausgedrückt in Gewichtseinheiten ungefähr 26,34 kg-cm² beträgt, und die Kopfplatte 52 ein Trägheitsmoment ausgedrückt in Gewichtseinheiten von ungefähr 70,23 kg-cm² auf.The advantage of using a cutting tool with kinematic coupling is primarily to enable quick and precise tool changes on the tool spindle 20. More importantly, the tool and kinematic coupling comprise a first large circular disk plate 60 and a second circular head plate 52 having a correspondingly large moment of inertia for absorbing torsional vibrations of the tool spindle 20. Preferably, the disk plate 60 has a moment of inertia which, expressed in weight units, is approximately 26.34 kg-cm² and the head plate 52 has a moment of inertia expressed in weight units of approximately 70.23 kg-cm².

Der Spindelantriebsmotor 54 ist ferner auch so ausgewählt, daß sein Trägheitsmoment so groß wie praktisch möglich ist. Die Werkzeugspindel 20 des ophtalmischen Linsengenerators der bevorzugten Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch die Größe der folgenden repräsentativen Trägheitsmomente. Der Spindelantriebsmotor 54 mit der Kopfplatte 52 weist ein Trägheitsmoment ausgedrückt in Gewichtseinheiten von 205,1 kg-cm² auf, und das Trägheitsmoment eines typischen Schneidwerkzeugs 50 mit einer Scheibenplatte 60 beträgt 33,07 kg-cm².The spindle drive motor 54 is also selected to have as large a moment of inertia as is practical. The tool spindle 20 of the ophthalmic lens generator of the preferred embodiment is characterized by the magnitude of the following representative moments of inertia. The spindle drive motor 54 with the head plate 52 has a moment of inertia expressed in units of weight of 205.1 kg-cm2 and the moment of inertia of a typical cutting tool 50 with a disk plate 60 is 33.07 kg-cm2.

Bezugnehmend auf die Fig. 6 und 7 ist in diesen eine Vektorielle Repräsentation der Kräfte und Schwingungen dargestellt, die während einer Linsenerzeugung im Betrieb vorliegen. Die radialen Schwingungen der rotierenden Spindel sind durch den Pfeil, bezeichnet mit "R", bezeichnet. Die axialen Schwingungen sind durch einen Pfeil, bezeichnet mit "A", bezeichnet, und die Torsionsschwingungen sind durch den Pfeil, bezeichnet mit "α", bezeichnet.Referring to Figures 6 and 7, there is shown a vectorial representation of the forces and vibrations present during lens formation in operation. The radial vibrations of the rotating spindle are indicated by the arrow labeled "R". The axial vibrations are indicated by an arrow labeled "A", and the torsional vibrations are indicated by the arrow labeled "α".

Die Radialschwingungen "R" sind in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse des Werkzeugs. Die Axialschwingungen "A" sind in einer Richtung entlang in der Rotationsachse des Werkzeugs, und die Torsionsschwingungen sind in einer Winkelrichtung relativ zur Rotationsachse des Werkzeugs 50.The radial vibrations "R" are in a direction substantially perpendicular to the axis of rotation of the tool. The axial vibrations "A" are in a direction along the axis of rotation of the tool, and the torsional vibrations are in an angular direction relative to the axis of rotation of the tool 50.

Desgleichen repräsentiert die vekturielle Darstellung der Fig. 7 die Kräfte, die während des Entfernens von Material von der Oberfläche der Linse 72 vorliegen. Die Schneidkraft "F" ist im wesentlichen senkrecht zur Schneidkante des Werkzeugs. Die Kraft "F" weist eine radiale Komponente "FR" in Zuführrichtung und eine Axialkomponente "FA" in eine axiale Richtung relativ zur Rotationsachse des Werkzeugs 50 auf.Likewise, the vectorial representation of Figure 7 represents the forces present during the removal of material from the surface of the lens 72. The cutting force "F" is substantially perpendicular to the cutting edge of the tool. The force "F" has a radial component "FR" in the feed direction and an axial component "FA" in an axial direction relative to the axis of rotation of the tool 50.

Die Größe der Schneidkraft "F" und seiner Komponenten "FR" und "FA" sind proportional zur Zuführrate und zur Schaeidtiefe des Schneideinsatzes 70. Wenn daher eine radiale, axiale oder Torsionsschwingung die Verbindung des Werkzeugs 50 unterbricht, werden unvermeidlich beide, die radiale "FR" und die axiale "FA" Komponenten beeinflußt.The magnitude of the cutting force "F" and its components "FR" and "FA" are proportional to the feed rate and the cutting depth of the cutting insert 70. Therefore, when a radial, axial or torsional vibration interrupts the connection of the tool 50, both the radial "FR" and the axial "FA" components are inevitably affected.

Im Lichte des Voranstehenden wird man verstehen, daß jegliche Schwingung in der radialen, axialen oder Umfangsrichtung relativ zur Werkzeugspindel einen direkten Effekt auf die Größe der Schneidkräfte hat. Da ein bestimmter Elastizitätsgrad in den meisten Maschinenstrukturen gefunden wird, sind Variationen der Schneidkräfte oftmals begleitet durch mikroskopische Durchbiegungen der Elemente der Vorrichtung und werden mehr oder weniger in das Material übertragen, welches von der Oberfläche der Linse entfernt wird.In light of the foregoing, it will be understood that any vibration in the radial, axial or circumferential direction relative to the tool spindle has a direct effect on the magnitude of the cutting forces. Since a certain degree of elasticity is found in most machine structures, variations in the cutting forces are often accompanied by microscopic deflections of the elements of the device and are more or less transmitted into the material being removed from the surface of the lens.

Man wird ebenso würdigen, daß radiale Schwingungen in dominante radiale Kräfte "FR" übertragen werden, die in einer Ebene orientiert sind, welche im wesentlichen tangential zur Oberfläche der Linse ist. Deshalb weisen die mit den Fluktuationen in den radialen Kräften "FR" verbundenen Biegungen eine relative seichte Tiefe auf. Die mit den Fluktuationen der axialen Kräfte "FA" verbundenen Biegungen jedoch weisen jedoch eine tiefere Dimension auf und tragen im hohen Maße zur optischen Qualität einer erzeugten Linse bei.It will also be appreciated that radial vibrations are translated into dominant radial forces "FR" oriented in a plane which is essentially tangential to the surface of the lens. Therefore, the bends associated with the fluctuations in the radial forces "FR" have a relatively shallow depth. The bends associated with the fluctuations in the axial forces "FA", however, have a deeper dimension and contribute greatly to the optical quality of a produced lens.

Wie oben bemerkt, weist die Vorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung einen schweren aufrechten Granitblock 42 zum Erhöhen der Steifheit der Struktur auf, welche den Linsenhalter 30 trägt und die axialen Schwingungen der Werkzeugspindel 20 und des Linsenhalters 30 absorbiert. Die Werkzeugspindel 20 der Vorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung weist ein großes Trägheitsmoment auf, wobei jegliche Fluktuationen der Winkelgeschwindigkeit der Werkzeugspindel effizient auf nicht wahrnehmbare Pegel reduziert. Folglich wirken die Massen der Basis 40, des aufrechten Blocks 42 und das Trägheitsmoment der Werkzeugspindel 20 zusammen, um die Gesamtschwingung der Elemente der Vorrichtung zu reduzieren. Besonders wichtig ist, daß die Massen des aufrechten Blocks 42 und der Spindel 20 miteinander zusammenwirken, um die axialen Schwingungen des Werkzeugs 50 und des Linsenhalters 30 zu reduzieren.As noted above, the apparatus of the preferred embodiment includes a heavy granite upright block 42 to increase the rigidity of the structure that supports the lens holder 30 and absorbs the axial vibrations of the tool spindle 20 and lens holder 30. The tool spindle 20 of the apparatus of the preferred embodiment has a large moment of inertia, effectively reducing any fluctuations in the angular velocity of the tool spindle to imperceptible levels. Thus, the masses of the base 40, the upright block 42, and the moment of inertia of the tool spindle 20 cooperate to reduce the overall vibration of the elements of the apparatus. Most importantly, the masses of the upright block 42 and spindle 20 cooperate to reduce the axial vibrations of the tool 50 and lens holder 30.

Der Betrieb der ophtalmischen Linsenerzeugungsvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch eine bemerkenswerte Glattheit, wobei eine optische Oberfläche hoher Qualität in einem einzigen Arbeitsgang erzeugt wird. Die darauf erzeugten ophtalmischen Linsen müssen nicht weiter poliert werden. Oberflächenrauhigkeitsmessungen von unter 1 Micron sind im wesentlichen beständig bei Linsen erreichbar, welche durch die Vorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung erzeugt werden. Eine Oberflächenrauhigkeitsmessung ist definiert als das arithmetische Mittel der Maßabweichung zu der am besten angepaßten Oberfläche der Linse.The operation of the ophthalmic lens producing apparatus of the preferred embodiment is characterized by remarkable smoothness, producing a high quality optical surface in a single operation. The ophthalmic lenses produced thereon do not require further polishing. Surface roughness measurements of less than 1 micron are substantially consistently achievable in lenses produced by the apparatus of the preferred embodiment. A surface roughness measurement is defined as the arithmetic mean of the dimensional deviation from the best-matched surface of the lens.

Als eine weitere Offenbarung weisen die kreisförmige Kopfplatte 52 und die kreisförmige Scheibenplatte 60 jeweils ausreichende Dimensionen für angepaßte dynamische Schwingungsdämpfer auf, wie solche, die in den Fig. 8 bis 11 dargestellt sind. Dynamische Schwingungsdämpfer werden im Stand der Technik der Schwingungsanalyse oftmals als Zusatzmassendämpfer bezeichnet und werden verwendet, um die Torsions- oder Winkelschwingungen in rotierenden Elementen zu reduzieren. Obwohl quantitative Ergebnisse für die Applikation dieser Dämpfer an der Werkzeugspindel 20 der Vorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung noch nicht verfügbar sind, wird angenommen, daß die optischen Oberflächen erzeugt durch die Vorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung durch die Verwendung solcher Zubehöre noch verbessert werden kann.As a further disclosure, the circular head plate 52 and the circular disk plate 60 each have sufficient dimensions for adapted dynamic vibration dampers, such as those shown in Figures 8 through 11. Dynamic vibration dampers are often referred to as additional mass dampers in the art of vibration analysis and are used to reduce the torsional or angular vibrations in rotating elements. Although quantitative results for the application of these dampers to the tool spindle 20 of the apparatus of the preferred embodiment are not yet available, it is believed that the optical surfaces produced by the apparatus of the preferred embodiment can be further improved by the use of such accessories.

Ein erstes vorgeschlagenes Modell eines dynamischen Dämpfers ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Eine kreisförmige Scheibenplatte 60' weist eine Serie von Schwingungsdämpfern auf, die jeweils eine zylindrische Masse 80 aufweisen, welche lose in einer Durchgangsbohrung 82 in der Scheibenplatte 60' begrenzt sind. Jede zylindrische Masse 80 weist eine kreisförmige Ausnehmung 84 um seine zylindrische Oberfläche zum Zusammenpassen mit einer kreisförmigen Rippe 86 um die innere Oberfläche der Durchgangsbohrung 82 auf, so daß die zylindrische Masse 80 in einer koplanaren Ausrichtung mit der kreisförmigen Platte 60' gehalten wird.A first proposed model of a dynamic damper is shown in Figures 8 and 9. A circular disk plate 60' has a series of vibration dampers, each having a cylindrical mass 80 loosely confined in a through-bore 82 in the disk plate 60'. Each cylindrical mass 80 has a circular recess 84 around its cylindrical surface for mating with a circular rib 86 around the inner surface of the through-bore 82 so that the cylindrical mass 80 is maintained in coplanar alignment with the circular plate 60'.

Ein zweiter vorgeschlagener Typ eines dynamischen Dämpfers, welcher mit der Form der kreisförmigen Kopfplatte 52 oder der kreisförmigen Scheibenplatte 60 kompatibel ist, ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. In diesem Beispiel weist eine kreisförmige Scheibenplatte 60" eine Ausnehmung um einen Kragenbereich herum auf. Eine ringförmige Masse 90 ist federnd in dieser Ausnehmung mittels einer Schicht Weichgummi 88 oder ähnlichem elastischem Material befestigt, so daß die ringförmige Masse 90 Fluktuationen der Umfangsgeschwindigkeit der Scheibenplatte 60" absorbieren kann.A second proposed type of dynamic damper compatible with the shape of the circular head plate 52 or the circular disc plate 60 is shown in Figs. 10 and 11. In this example, a circular disc plate 60" has a recess around a collar area. An annular mass 90 is resiliently mounted in this recess by means of a layer of soft rubber 88 or similar resilient material so that the annular mass 90 can absorb fluctuations in the peripheral speed of the disc plate 60".

Obwohl die dynamischen Schwingungsdämpfer auf diese Weise beschrieben und ihre Effekte hinsichtlich Reduzierung von Torsionsschwingungen auf dem Gebiet der Schwingungsanalyse und rotierenden Maschinen bekannt sind, weist die Linsenerzeugungsvorrichtung des Stands der Technik keine derart angepaßten Vorrichtungen auf. Die Werkzeugspindel 20 der Vorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung jedoch weist eine kreisförmige Kopfplatte 52 und eine kreisförmige Scheibenplatte 600 auf, wobei die Dämpfer vorteilhaft fertig umfaßt sein können.Although dynamic vibration dampers are described in this way and their effects on reducing torsional vibrations are known in the field of vibration analysis and rotating machinery, the prior art lens forming apparatus does not include such adapted devices. However, the tool spindle 20 of the apparatus of the preferred embodiment includes a circular head plate 52 and a circular disk plate 600, and the dampers may advantageously be included pre-assembled.

Während die obige Beschreibung eine umfangreiche und vollständige Offenbarung der bevorzugten Ausgestaltung dieser Erfindung liefert, können verschiedene Modifikationen, alternative Konstruktionen und Äquivalente vorgesehen sein, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Solche Änderungen können alternative Werkstoffe, Bauteile, strukturelle Anordnungen, Größen, Konstruktionsmerkmale oder dergleichen umfassen. Deshalb sollte die obige Beschreibung und die Darstellungen nicht als Beschränkung des Schutzbereiches der Erfindung konstruiert werden, welcher durch die angehängten Ansprüche definiert ist.While the above description provides a thorough and complete disclosure of the preferred embodiment of this invention, various Modifications, alternative constructions and equivalents may be provided without departing from the scope of the invention. Such changes may include alternative materials, components, structural arrangements, sizes, design features or the like. Therefore, the above description and illustrations should not be construed as a limitation on the scope of the invention which is defined by the appended claims.

Claims (23)

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer optischen Oberfläche an einer ophtalmischen Linse mit einer Basis (40),1. Device for producing an optical surface on an ophthalmic lens with a base (40), einer Werkzeugspindel (20), welche einen Motor (54) und ein zur Rotation durch den Motor mit dem Motor drehbar gekoppeltes Werkzeug (50) zur Linsenoberflächenbearbeitung einschließt,a tool spindle (20) which includes a motor (54) and a tool (50) for processing the lens surface, which tool is rotatably coupled to the motor for rotation by the motor, einem ersten an der Basis montierten, betätigbaren Lineargleitmittel (26) und mit einem ersten bewegbaren, an der Werkzeugspindel befestigten Stützmittel (24) zur bewegbaren Stützung der Werkzeugspindel (20) entlang einer Längsachse (x) unda first actuatable linear sliding means (26) mounted on the base and with a first movable support means (24) attached to the tool spindle for movably supporting the tool spindle (20) along a longitudinal axis (x) and einem Linsenhalter (30) zum Zurückhalten einer ophtalmischen Linse (72) mit einem im wesentlichen senkrechten Umfang zur Längsachse (x) und gekennzeichnet durcha lens holder (30) for retaining an ophthalmic lens (72) with a substantially perpendicular circumference to the longitudinal axis (x) and characterized by schwere mit dem Linsenhalter (30), der sich entlang einer Achse (x) und längs relativ zur Basis (40) unbewegbar erstreckt, verbundene Blockmittel (42) zur Schwingungsdämpfung in einem Einspannmittel, welches einen Teil des Linsenhalters (30) in einer Richtung parallel zur Längsachse (x) bildet.heavy block means (42) connected to the lens holder (30) which extends along an axis (x) and longitudinally immovable relative to the base (40) for vibration damping in a clamping means which forms part of the lens holder (30) in a direction parallel to the longitudinal axis (x). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (40) schwer ist, um Schwingungen der Werkzeugspindel (20) und eines die Einspannung bildenden Teils des Linsenhalters (30) in einer Richtung im wesentlichen schräg zur Längsachse (x) zu dämpfen.2. Device according to claim 1, characterized in that the base (40) is heavy in order to dampen vibrations of the tool spindle (20) and of a part of the lens holder (30) forming the clamping in a direction substantially oblique to the longitudinal axis (x). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (20) einen ersten kreisförmigen Körper (60) zum Montieren auf einer rotierbaren Welle des Motors (54) aufweist, welche ein Trägheitsmoment befriedigender Größe aufweist, um Torsionsschwingungen der Werkzeugspindel (20) zu dämpfen.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the tool spindle (20) has a first circular body (60) for mounting on a rotatable shaft of the motor (54), which has a moment of inertia of a satisfactory size in order to dampen torsional vibrations of the tool spindle (20). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (20) einen zweiten kreisförmigen Körper (52) zum Montieren auf einer drehbaren Welle des Motors (54) aufweist, der ein Trägheitsmoment befriedigender Größe aufweist, um um ferner Torsionsschwingungen der Werkzeugspindel (20) zu dämpfen.4. Device according to claim 3, characterized in that the tool spindle (20) has a second circular body (52) for mounting on a rotatable shaft of the motor (54), which has a moment of inertia of a satisfactory size in order to further dampen torsional vibrations of the tool spindle (20). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (20) ferner Kupplungsmittel (66) zum entfernbaren Koppeln des Werkzeugs (50) zur Linsenoberflächenbearbeitung mit einer rotierbaren Welle des Motors (54) einschließt und daß der erste und der zweite kreisförmigen Körper integrale Bauteile des Kopplungsmittels (66) sind.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the tool spindle (20) further includes coupling means (66) for removably coupling the lens surface finishing tool (50) to a rotatable shaft of the motor (54) and that the first and second circular bodies are integral components of the coupling means (66). 6. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsmittel (66) eine Kupplung kinematischen Typs ist.6. Device according to claim 6, characterized in that the coupling means (66) is a kinematic type coupling. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der ersten und zweiten Körper einen Hilfsmassendämpfer (80, 90) zum zusätzlichen Dämpfen von Torsionsschwingungen der Werkzeugspindel (20) umfaßt.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that at least one of the first and second bodies comprises an auxiliary mass damper (80, 90) for additionally damping torsional vibrations of the tool spindle (20). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die schwere Basis (40) ein flaches, rechteckiges, unter dem ersten betätigbaren Lineargleitmittel (26) montiertes Element ist, und daß das schwere Blockmittel (42) ein aufrecht ausgerichteter, an der Basis (40) montierter und sich quer zu einem Ende der Basis (40) erstreckender Block ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heavy base (40) is a flat, rectangular element mounted below the first actuatable linear slide means (26), and that the heavy block means (42) is an upright block mounted on the base (40) and extending transversely to one end of the base (40). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (40) und das schwere Blockmittel (42) aus Granit sind und ein Gewicht von ungefähr 680 kg und entsprechend ungefähr 450 kg aufweisen.9. Device according to claim 8, characterized in that the base (40) and the heavy block means (42) are made of granite and have a weight of approximately 680 kg and approximately 450 kg respectively. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtträgheitsmoment der Werkzeugspindel (20) in Gewichtseinheiten von zumindest 241,3 kg-cm² ausgedrückt ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the total moment of inertia of the tool spindle (20) is expressed in weight units of at least 241.3 kg-cm². 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (50) zur Linsenoberflächenbearbeitung ein kreisförmiges, tassenförmiges Werkzeug zur Linsenoberflächenbearbeitung ist;11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tool (50) for lens surface processing is a circular, cup-shaped tool for lens surface processing; das erste betätigbare Lineargleitmittel (26) und das Stützmittel (24) ein betätigbares Drehelement (22) einschließen, welches eine Rotationsachse senkrecht zur Längsachse (x) zum einstellbaren Anwinkeln einer Betriebsachse der Werkzeugspindel (20) relativ zur Längsachse aufweist;the first actuatable linear sliding means (26) and the support means (24) include an actuatable rotary element (22) having a rotation axis perpendicular to the longitudinal axis (x) for adjustably angling an operating axis of the tool spindle (20) relative to the longitudinal axis; der Linsenhalter (30) ein zweites betätigbares, am schweren Blockmittel (42) und dem Linsenhalter (30) befestigtes Lineargleitmittel (34) zur Bewegung der Linse (72) in eine Richtung (2) senkrecht zur Längsachse (x) einschließt;the lens holder (30) includes a second actuatable linear sliding means (34) secured to the heavy block means (42) and the lens holder (30) for moving the lens (72) in a direction (2) perpendicular to the longitudinal axis (x); und wobei das erste und das zweite betätigbare Lineargleitmittel und das Drehelement gleichzeitig betätigbar sind, so daß der vorbeschriebene Weg und ein Bogen am Werkzeug zur Linsenoberflächenbearbeitung, welches die Linse kontaktiert, während des Linsenerzeugungsprozesses zum Definieren einer torischen Oberfläche auf der Linse zusammenwirken.and wherein the first and second actuatable linear slide means and the rotary member are simultaneously actuatable such that the above-described path and an arc on the lens surface finishing tool contacting the lens cooperate to define a toric surface on the lens during the lens forming process. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (26) und das zweite (34') betätigbare Lineargleitmittel Druckfluidlager einschließen.12. Device according to claim 11, characterized in that the first (26) and the second (34') actuatable linear sliding means include pressure fluid bearings. 13. Vorrichtung zum Erzeugen einer optischen Oberfläche auf einer ophtalmischen Linse wie in Anspruch 11 oder 12 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das kreisförmige, tassenförmige Werkzeug (50) an einem Umfang montierte Schneideinsätze (58) aufweist, die für eine Betriebsdrehzahl zwischen ungefähr 7.500 RPM und ungefähr 10.000 RPM geeignet sind, und ein dynamisches Gleichgewicht bei Betriebsdrehzahl gekennzeichnet durch einen Gesamtradialschlag von ungefähr 0,025 Microns aufweist.13. Apparatus for producing an optical surface on an ophthalmic lens as claimed in claim 11 or 12, characterized in that the circular cup-shaped tool (50) has circumferentially mounted cutting inserts (58) suitable for an operating speed between about 7,500 RPM and about 10,000 RPM and has a dynamic equilibrium at operating speed characterized by a total radial runout of about 0.025 microns. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein drittes betätigbares Lineargleitmittel (36) mit einer schrägen horizontalen Achse (Y), die sich senkrecht relativ zur Längs- und zur Vertikalachse erstreckt, wobei das dritte Lineargleitmittel mit dem schweren Blockmittel (42) und mit dem zweiten Lineargleitmittel (34) zum bewegbaren Stützen des zweiten Lineargleitmittels entlang der schrägen horizontalen Achse relativ zum schweren Blockmittel verbunden ist.14. Device according to one of the preceding claims, characterized by a third actuatable linear sliding means (36) with an oblique horizontal axis (Y) which extends perpendicularly relative to the longitudinal and vertical axes wherein the third linear sliding means is connected to the heavy block means (42) and to the second linear sliding means (34) for movably supporting the second linear sliding means along the oblique horizontal axis relative to the heavy block means. 15. Verfahren zum Minimieren von Schwingungen bei der Verwendung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer optischen Oberfläche auf einer ophtalmischen Linse, wobei die Vorrichtung einen Linsenhalter (30) zum Halten der Linse (72) an einem im wesentlichen zu einer Längsachse (x) senkrechten Umfang der Linse und eine Werkzeugspindel (20) mit einem Motor (54) und ein drehbar mit dem Motor gekoppeltes Werkzeug (50) zur Linsenoberflächenbearbeitung einschließt, wobei das Werkzeug zur Linsenoberflächenbearbeitung mit dem Motor linear entlang der Längsachse und eines genauen Wegs quer zur Längsachse bewegbar ist, wobei zur Verwendung der Vorrichtung15. A method for minimizing vibrations when using a device for producing an optical surface on an ophthalmic lens, the device including a lens holder (30) for holding the lens (72) on a circumference of the lens that is substantially perpendicular to a longitudinal axis (x), and a tool spindle (20) with a motor (54) and a tool (50) for processing the lens surface that is rotatably coupled to the motor, the tool for processing the lens surface being movable with the motor linearly along the longitudinal axis and a precise path transverse to the longitudinal axis, wherein for using the device (i) die ophtalmische Linse im Linsenhalter (30) gehalten wird und(i) the ophthalmic lens is held in the lens holder (30) and (ii) ein Linsenbearbeitungsbereich eines drehbaren Werkzeugs (50) zur Linsenoberflächenbearbeitung entlang eines Wegs entsprechend einer vorgegebenen Krümmung der ophtalmischen Linse bewegt wird; und wobei das Verfahren gekennzeichnet ist, durch(ii) a lens processing portion of a rotatable lens surface processing tool (50) is moved along a path corresponding to a predetermined curvature of the ophthalmic lens; and the method is characterized by (iii) Dämpfen von Schwingungen in einem Einspannmittel, welches einen Teil des Linsenhalters (30) bildet, welche eine Amplitude in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur ophtalmischen Linse aufweisen, durch Verwenden eines schweren Blockmittels (42) in Verbindung mit dem Linsenhalter (30), welcher sich quer zur Längsachse (x) und längs unbewegbar relativ zur Basis (40) der Vorrichtung erstreckt.(iii) dampening vibrations in a clamping means forming part of the lens holder (30) having an amplitude in a direction substantially perpendicular to the ophthalmic lens by using a heavy blocking means (42) in connection with the lens holder (30) which extends transversely to the longitudinal axis (x) and longitudinally immovable relative to the base (40) of the device. 16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Dämpfens von Torsionsschwingungen des rotierenden Werkzeugs (50) zur Linsenoberflächenbearbeitung.16. The method according to claim 15, characterized by the additional step of damping torsional vibrations of the rotating tool (50) for lens surface processing. 17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Dämpfens von Radialschwingungen des rotierenden Werkzeugs zur Linsenoberflächenbearbeitung und des Einspannmittels.17. Method according to claim 15 or 16, characterized by the additional step of damping radial vibrations of the rotating tool for lens surface processing and the clamping means. 18. Verfahren nach Anspruch 15, 16 oder 17 wobei:18. The method of claim 15, 16 or 17 wherein: Schritt (iii) durch Befestigen eines aufrecht ausgerichteten, schweren Blockmittels (42) am Linsenhalter verwirklicht wird, um sich quer zur Längsachse zu erstrecken, wobei das aufrecht ausgerichtete, schwere Blockmittel ein längs unbewegbarer Teil der Vorrichtung ist und Schwingungen des Linsenhalters in Längsrichtung dämpft.Step (iii) is accomplished by attaching an upright, heavy block means (42) to the lens holder to extend transversely to the longitudinal axis, the upright, heavy block means being a longitudinally immovable part of the device and dampening vibrations of the lens holder in the longitudinal direction. 19. Verfahren nach Anspruch 15, 16, 17 oder 18, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Befestigens der Werkzeugspindel (20) an einem schweren Basisblockmittel beabstandet zur Längsachse und sich entlang dazu erstreckend, um Schwingungen der Werkzeugspindel und des Linsenhalters schräg zur Längsrichtung zu dämpfen.19. A method according to claim 15, 16, 17 or 18, characterized by the further step of securing the tool spindle (20) to a heavy base block means spaced from and extending along the longitudinal axis to damage vibrations of the tool spindle and the lens holder obliquely to the longitudinal direction. 20. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch unbewegliches Befestigen des aufrecht ausgerichteten, schweren Blockmittels am schweren Basisblockmittel.20. A method according to claim 19, characterized by immovably attaching the upright, heavy block means to the heavy base block means. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das aufrecht ausgerichtete, schwere Blockmittel ein Granitblock mit einem Gewicht von ungefähr 450 kg ist.21. A method according to claim 20, characterized in that the upright, heavy block means is a granite block having a weight of approximately 450 kg. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das schwere Basisblockmittel ein Granitblock mit einem Gewicht von ungefähr 680 kg ist.22. A method according to claim 21, characterized in that the heavy base block means is a granite block having a weight of approximately 680 kg. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16, 17, 18, 19, 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfen der Torsionsschwingungen des rotierenden Werkzeugs (50) zur Linsenoberflächenbearbeitung durch Vorsehen eines Motors mit einer drehbaren, mit der Werkzeugspindel verbundenen Welle erreicht wird.23. Method according to one of claims 16, 17, 18, 19, 20, 21 or 22, characterized in that the damping of the torsional vibrations of the rotating tool (50) for lens surface processing is achieved by providing a motor with a rotatable shaft connected to the tool spindle.
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